专利名称：一种节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢铁冶炼，具体涉及一种不用氧气转炉或电炉加多种炉外精炼能耗多成本高的炼洁净钢法，而提供一种节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超净钢法
背景技术：
随着科技加速发展，对钢的质量要求也日益提高，薄板要求好的深冲性能，厚板要求整个厚度上性能均勻，管材要求有高的横向冲击值……这些都要求钢中硫、磷、氢、氮以及脱氧过程中产生的硅、锰、铝等氧化物非金属夹杂的单独含量，脱除降低到十万分之几或百万分之几，甚至千万分之几的超洁净钢。以消除对钢性能的有害影响。但现在脱除方法都存在问题，脱硫从选矿、炼铁、铁水预处理，炼钢、炉外精炼等五道工序把关，硫含量也没达到理想值，虽然早就发现镁的热化学性能能高效低成本脱硫，但存在加入方法安全问题难以推广，磷采用氧气转炉双联法或双渣法脱除，存在着渣量多，金属回收率低，热损大。脱气采用RH法，钢包上部钢水中氢、氮、一氧化碳能脱除，而包底大部分钢水没有抽入真空室脱气，只靠上部脱气率高的钢水与它搅拌混合，重复稀释循环脱气、 脱气率有限，延长真空处理时间，浪费能耗。脱除非金属夹杂采用钢包冶金有合成渣处理、 气体搅拌净化……等但都造成钢水上下翻滚，无序流动，有些浮出渣面上的夹杂，部分又重新卷入到包底钢水中，致使非金属夹杂难以干净脱除。上述脱除方法都存在工序分散，厂房占地多，设备投资大，能耗多，成本高，脱除率有限，难以炼超洁净钢。
发明内容
本发明所解决的技术问题是解决上述现有技术存在的问题，而提供一种工序简化紧凑，冶炼快，钢质好，厂房占地、设备投资少，节能环保多功能连续炼钢炉低成本超洁净钢法。本发明采用的技术方案是这种节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法，贮铁罐铁水掺镁放入连续炼钢炉头时脱硫，汇合废气熔化废钢水，流入精炼各段区脱硅、脱磷、脱炭和深脱硫，吸入真空处理室脱氢、氮和一氧化碳，放入炉外钢包，钢水经离心旋浮力学处理脱除非金属夹杂成超洁净钢。上述技术方案中，所述节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法，包括连续炼钢炉和炉外钢水成分调控包，钢水力学处理包。上述技术方案中，连续炼钢炉是封闭长流槽式炉型，全炉分五段①铁水掺镁脱硫段；②废钢熔化段；③氧化精炼段脱硅、磷、炭；④还原精炼段深脱硫；⑤真空处理段脱气。 各炉段之间用横跨在铁水面上，外包耐火材料的冷却水管档渣填隔开，铁水可以从档渣填底由炉头经过各炉段与造渣物料反应炼成钢后从炉尾放出，而各炉段产生的末渣只能从各炉段铁水上游档渣填旁抽出。上述技术方案中，脱硫段是将贮铁罐铁水，用虹吸管吸入连续炼钢炉头过程中，在虹吸吸液管上部设电加热熔化的镁水钢罐，罐底有管道连通吸液管，管道上有旋转滑动水口调控铁水所需脱硫镁水量，镁水与铁水同时吸入虹吸管顶负压室，造成镁蒸汽在铁水中沸腾，高效快速安全脱硫。从排液管排入连续炼钢炉头脱硫段，脱硫渣上浮，被档渣填挡住留在脱硫段内，汇集成多可用负压渣包抽出。脱硫铁水从档渣填底流入废钢熔化段。上述技术方案中，废钢熔化段是将全炉排出的热废气都从炉头附近的烟囱排出， 在烟 下部再喷氧燃烧Co、或增喷煤氧燃烧成CO2，热量供烟 顶部加入的废钢熔化，使废气热能充分利用。熔化的废钢汇合脱硫铁水，流入氧化精炼段。上述技术方案中，氧化精炼段炉侧设斜插氧嘴喷氧，初造渣物流石灰、矿石等从氧化精炼段铁水下游档渣填处加入，与铁水逆流而上相互搅拌反应脱炭、脱磷、脱硅、末渣从该段铁水上游档渣填处抽出，采用这种渣铁逆流反应原理，能达到一渣三脱，按化学平衡常数关系式，能取得脱除率最高、渣量少、金属回收率高、能耗低。上述技术方案中，还原精炼段深脱硫是在全用或大量采用废钢、少用或不用铁水炼超洁净钢时，才在连续炼钢炉中部增设三根并列直插电极，供热造电石渣还原精炼深脱
硫O上述技术方案中，真空处理段脱气是用虹吸管的吸液管，把钢水吸入管顶较大的真空室内脱气并停留一定时间后，钢水沿排液管轴切线方向成有序离心螺旋线轨迹下降出钢，能使钢水中氢、氮、一氧化碳含量降到超常极低值。上述技术方案中，炉外钢水成分调控包，是连续真空处理后的钢水与铁合金放入调控包内，调控钢水成分达到所需钢种要求，装满整包后，才定期打开调控包底旋转滑动水口出钢，放入钢水力学处理钢包，这样能使连续炼钢炉各功能炉段保持正常连续工作和出钢。上述技术方案中，钢水力学处理包是将钢包内钢水，离心旋转一定时间后，比钢水轻的氧化物硫化物等非金属夹杂，因重力和离心力小被钢水挤压，产生向心力和浮力，两股合力使非金属夹杂呈螺旋线旋转轨迹上浮，汇集到钢包轴心钢液面呈V字形夹杂堆，可用负压渣包抽出。把钢包钢水旋转起来有四种方法①调控包出钢口偏向力学处理包轴切线方向出钢，使钢水在包内旋转；②钢包移到旋转台上使钢包和钢水一起旋转；③钢包侧壁底部设切线喷嘴喷镁水入包使钢水旋转深脱硫脱氧后再喷氩吹洗旋转钢水；④钢包外壳装电磁感应线圈，使钢水离心水平旋转。工作原理按物理学、流体力学知识，当虹吸管顶内气压低于一个大气压力时，虹吸管的吸液管可将某一水平面的液体，抽升到比液面水平面较高的位置。然后从排液管流到比原水平面更低的位置，控制稳定或降低管顶真空度，就能控制虹吸管连续流动或停止流动。连续炼钢炉上用此原理，首创①用虹吸管或负压包出铁、出钢或出渣，消除开堵炉眼麻烦。②利用虹吸管顶负压室镁蒸汽不会爆炸而安全快速高脱除率脱硫。③控制虹吸管顶较高真空度并加大管顶容积，使钢水在深真空室停留较长时间，钢水沿排液管轴切线方向呈螺旋线运动轨迹下降出钢，能使钢水中气体含量降到百万分之几或千万分之几的超洁净度。钢水离心旋浮力学处理是把钢包内钢水离心旋转起来，比钢水轻的非金属夹杂因离心力和重力都小，被钢水挤压，而呈螺旋线轨迹上浮汇集到钢包轴心液面成V字型夹杂堆，可用负压渣包抽出。按物理化学，化学平衡常数关系式，初造渣物流从精炼段铁水下游加入，与铁水逆流而上互相搅拌反应，末渣从精炼段铁水上游抽出，使脱除能力较强的初造渣物，与脱去大部分硅、磷、炭、硫的铁水相互反应，脱除能力较弱的末渣与刚入段的含大量硅、磷、炭、硫的铁水互相搅拌反应，使铁水中硅、磷、炭、硫脱除率最高，取得能耗低、渣量少、金属回收率高的好效益。与现在技术相比，本发明具有下列优点用一座连续炼钢炉能快速高脱除率脱除硅、磷、炭、硫、氢、氮、一氧化碳，加上炉外钢包钢水离心旋浮力学处理，高脱除率脱除非金属夹杂后练成超洁净钢。比现有多座氧气转炉或电炉加多种炉外钢包精炼炼洁净钢，各单项有害杂质硫、磷、氧、氢、氮和非金属夹杂降低10倍以上，本发明工艺简化紧凑、冶炼快、 钢质好、产量大、热损少、投资、能耗、员工、生产成本成倍减少。是最佳节能环保炼超洁净钢法。
图1、为本发明连续炼钢炉炼超洁净钢生产工艺流程平面布置示意2、为本发明连续炼钢炉连超洁净钢生产工艺流程侧剖面示意图附图标注说明1—贮铁罐；2——虹吸管；3——脱硫段；4——废钢熔化段；5——氧化精炼段； 6——还原精炼段；7——连续真空处理段；8——钢水成分调控包；9——钢水力学处理包； 10——非金属夹杂堆；11——抽真空的管道；12——石灰加入口 ；13——电极；14——还原精炼段末渣出口 ；15——石灰矿石加入口 ；16——脱炭区炉侧喷氧嘴；17——调温矿石加入口 ；18——脱磷区炉侧喷氧嘴；19——脱硅区炉侧喷氧嘴；20——铁水流向；21——S水流向；22——氧化精炼段末渣出口 ；23——环管喷氧嘴；24——旋转滑动料口 ；25——废钢J6——废气；27——外包耐火材料的冷却水管档渣填；观——脱硫渣出口 ；四——启动虹吸管临时用的抽气管；30——镁水钢罐；31——旋转滑动水口 ；32——虹吸管的吸液管； 33——废钢熔化段渣出口 ；
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明参照图1、图2，在炼钢厂建一座贮铁罐1、贮备高炉送来的铁水。罐内插一根虹吸管2、连通封闭长流槽式多功能炉段的连续炼钢炉脱硫段3、脱硫段以下有废钢熔化段4、氧化精炼段5、还原精炼段6、真空处理段7、各炉段之间有横跨在两侧炉墙之间外包耐火材料的水冷却管档渣填27隔开。炉外有钢成分调控包8、调控包下有钢水力学处理包9。参照附图2、把虹吸管2的吸液管32插入贮铁罐铁水内，排液管底端用铝片封闭， 插入连续炼钢炉内脱硫段3内，打开虹吸管顶抽气管阀门四使虹吸管顶抽成负大气压室， 能将贮铁罐内铁水经负大气压室流入脱硫段3内，关闭抽气管阀门29，虹吸管内铁水仍能连续流动。本发明利用这个原理将虹吸管的吸液管32顶部，设外壳电热丝加热熔化镁粒的镁水钢罐30，罐底有管道连通吸液管32，管道有旋转滑动水口 31，调控铁水所需脱硫镁水量，使铁水与镁水同时吸入负压室，镁水蒸发成更大体积的镁蒸汽在铁水中沸腾，因铁水中硫与镁分子接触机率大大扩大而加速，高效率脱硫成体积较小硫化镁，随铁水流入脱硫段内，上浮成渣在铁面上，被外包耐火材料的水冷却管档渣填27挡住，汇集成多后，可用铝电解槽出铝那样的负压包。抽出。脱硫铁水从档渣填底流入废钢熔化段4内。废钢熔化段4，利用全炉各段排除炉气，汇集在废钢熔化段骑跨在炉拱上的烟囱排出，废钢从烟 顶口 25加入漏斗，漏斗下面有料仓，控制料仓上部和下部的旋转滑动料口 M，就能使废气从废气口 26排出。烟@底部设有环管喷氧嘴23，喷氧燃烧炉气剩余一氧化碳供熔化废钢。如果是用大量废钢炼钢，可喷煤氧代电熔化废钢。汇合脱硫段流来铁水从档渣填底流入氧化精炼段5内。氧化精炼段5是渣水流向21与铁水流向20是相反方向流动的。初造渣物料从炉顶石灰矿石加入口 15入炉，两侧炉墙上设有斜插氧喷嘴，脱炭区有多个氧喷嘴16，脱磷区和脱硅区分别有少量氧喷嘴18和氧喷嘴19，为了调控脱磷区铁水温度保持1350°C以下有利脱磷，在脱磷区铁水下游炉顶设有矿石加入口 17，必要时可加入矿石调温。由于渣铁逆流摩擦搅拌，加上炉侧墙斜喷氧搅拌，能达到加速脱硅、脱磷、脱炭。末渣从氧化精炼段铁水上游档渣填旁氧化精炼末渣出口 22抽出。由于渣铁逆流反应，按化学平衡常数关系式原理， 硅、磷、炭脱除到超常洁净度。全部用废钢或掺入少量铁水炼钢时，把三根交流直插电板13 布置在一条直线上，初造渣物料从石灰等加入口 12入炉，电极13供电造成还原性电石渣深脱硫、脱氧、还原精炼末渣从渣出口 14抽出。钢水从档渣填底流入真空处理段。连续真空处理段7，是将精炼段流来的钢水吸入虹吸管顶较大的真空室内，顶部有抽深真空度的管道11，控制好虹吸管离钢液面的高度和真空室的深真空度，以及钢水在此室停留时间，能使每一滴钢水都经过一次深真空脱气处理，加上钢水沿排液管轴切线方向呈有序离心螺旋线轨迹下降出钢脱气。因而比现有RH法上部钢水与下部钢水，靠循环往复稀释脱气法脱除率提高10倍以上，可使钢水中氢等气体含量降低到千万分之几。钢水成分控制包8，是将连续虹吸真空处理后的钢水从虹吸管的排液管放入调控包8，加铁合金，调控到所需钢种成分后，打开包底旋转滑动水口，放入力学处理钢包9。钢水力学处理包9，是将钢包内钢水离心旋转一定时间后，使钢水中氧化物、硫化物等非金属夹杂，被钢水挤压呈螺旋线旋转轨迹上浮，汇集到钢包轴心钢液面上成V字形非金属夹杂堆10，可用负压渣包抽出。有四种方法可使钢包内钢水旋转①调控包出钢口略偏向力学处理包轴切线方向出钢。②钢包移到旋转台上，使钢包钢水一起旋转一定时间。 ③钢包侧壁底部设切线喷嘴喷镁水深脱硫、脱氧、再喷氩气冲洗。④钢包外壳装电磁感应线圈，使钢水离心旋转起来。
权利要求
1.一种节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法，贮铁罐铁水掺镁水放入连续炼钢炉炉头时脱硫、汇合废钢熔化段钢水，流入氧化精炼段脱硅、磷、炭，流入还原精炼段深脱硫、吸入真空处理段脱氢、氮、一氧化碳，放入炉外调控包加铁合调控钢成分成所炼钢种后，放入钢水力学处理包，钢水经离心旋浮力学处理脱除非金属夹杂成超洁净钢。
2.根据权利要求所述节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼洁净钢法，其特征在于包括连续炼钢炉和炉外钢水成分调控包，钢水力学处理包。
3.根据权利要求所述节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法，其特征在于连续炼钢炉是封闭长流槽式炉型，全炉分五段①铁水掺镁脱硫段；②废钢熔化段；③氧化精炼段脱硅、磷、炭；④还原精炼段深脱硫；⑤真空处理段脱气。各炉段之间用横跨在铁水面上，外包耐火材料的水冷却管档渣填隔开，铁水可以从档渣填底由炉头经各炉段与造渣物料反应炼成钢后从炉尾放出，而各段产生的末渣只能从各炉段铁水上游档渣填处抽出。
4.根据权利要求所述节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法，其特征在于脱硫段是将贮铁罐铁水用虹吸管吸入连续炼钢炉头过程中，在虹吸管的吸液管上部，设电加热熔化镁水钢罐，罐底有管道连通吸液管，管道上有旋转滑动水口调控铁水所需脱硫镁水量、镁水与铁水同时吸入虹吸管顶负压室，造成镁蒸汽在铁水中沸腾，高效快速安全脱硫， 从排液管排入连续炼钢炉头脱硫段。脱硫渣上浮被档渣填挡住留在脱硫段内，汇集成多可用负压渣包抽出。脱硫铁水从档渣填底流入废钢熔化段。
5.根据权利要求所述节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法，其特征在于废钢熔化段是将全炉排出的热废气，都从炉头附近的烟囱排出，在烟囱下部再喷氧燃烧CO、或增喷煤氧燃烧成C02，热量供烟 顶部加入的废钢熔化，使废气能充分利用。熔化的废钢汇合脱硫铁水，流入氧化精炼段。
6.根据权利要求所述节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法，其特征在于氧化精炼段炉侧设斜插氧嘴喷氧，初造渣物流石灰、矿石等从氧化精炼段铁水下游档渣填处加入，与铁水逆流而上相互搅拌反应脱炭、脱磷、脱硅、末渣从该段铁水上游档渣填处抽出， 采用这种渣铁逆流搅拌反应原理，能达到一渣三脱，按化学平衡常数关系式，能取得脱除率最高、渣量少、金属回收率高、能耗低。
7.根据权利要求所述节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法，其特征在于还原精炼段深脱硫是在全用或大量采用废钢、少用或不用铁水炼超洁净钢时，才在连续炼钢炉中部增设三根并列直插电极供热造电石渣还原精炼深脱硫。
8.根据权利要求所述节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法，其特征在于真空处理段脱气是用虹吸管的吸液管，把钢水吸入管顶较大的真空室内脱气并停留一定时间后，钢水沿排液管轴切线方向成有序离心螺旋线轨迹下降出钢，能使钢水中氢、氮和一氧化碳含量降到超常极低值。
9.根据权利要求所述节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法，其特征在于炉外钢水成分调控包，是将真空处理后的钢水与铁合金放入调控包内，调控钢水成分达到所需钢种要求，装满整包后，才定期打开包底旋转滑动水口出钢，放入钢水力学处理钢包，这样能使连续炼钢炉各功能炉段保持正常连续工作和出钢。
10.根据权利要求所述节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法，其特征在于钢水力学处理包是将钢包内钢水，离心旋转一定时间后比钢水轻的氧化物、硫化物等非金属夹杂，因重力和离心力小被钢水挤压，产生向心力和浮力，两股合力使非金属夹杂呈螺旋线旋转轨迹上浮，汇集到钢包轴心钢液面呈V字形夹杂堆，可用负压渣包抽出。把钢包钢水旋转起来有四种方法①、调控包出钢口偏向力学处理包轴切线方向出钢，使钢水在包内旋转；②、钢包移到旋转台上使钢包和钢水一起旋转；③、钢包侧壁底部设切线喷嘴喷镁水入包、使钢水旋转脱硫脱氧后再喷氩吹洗旋转钢水；④、钢包外壳装电磁感应线圈，使钢水离心水平旋转。
全文摘要
一种节能环保多功能连续炼钢炉低成本炼超洁净钢法，贮铁罐铁水掺镁放入连续炼钢炉炉头时脱硫、汇合废钢熔化段钢水，流入精炼各段区脱硅、磷、炭和深脱硫。吸入真空处理室脱氢、氮和一氧化碳，放入炉外钢包，经离心旋浮力学处理脱除非金属夹杂成超洁净钢。本发明工艺简化紧凑、冶炼快、产量大、热损少、投资、能耗、员工、生产成本成倍减少。节能环保效益上能取代现有氧气转炉或电炉加多种炉外精炼高成本炼洁净钢法。
文档编号C21C5/56GK102344988SQ201010245239
公开日2012年2月8日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者丁公权, 丁小军, 丁小波 申请人:丁公权, 丁小波